CN105187097B - 一种基于蓝牙的内外设备互联互通实现方法及*** - Google Patents
一种基于蓝牙的内外设备互联互通实现方法及*** Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于蓝牙的内外设备互联互通实现方法及***,方法包括:中心设备作为从机并处于可被发现角色,***设备作为主机查询并对中心设备发起通用访问协议层的连接请求,当连接成功后中心设备获取***设备的蓝牙地址和业务类型支持信息,组建散射网;中心设备与***设备进行应用层协议连接,网络外设备和***设备通过中心设备作为媒介执行业务。本发明中通过本地的中心设备作为媒介,有机的将本地的众多***设备和非本地设备建立连接,使得用户方便地使用任意一个本地设备和非本地设备进行业务通信。
Description
技术领域
本发明涉及蓝牙技术领域,尤其涉及一种基于蓝牙的内外设备互联互通实现方法及***。
背景技术
现在的家庭和办公场所出现了越来越多的智能设备,如智能手机、平板、笔记本电脑、蓝牙音响、蓝牙耳机、无线相机、智能电视、智能灯具、智能冰箱、智能热水器、智能打印机等。用户希望身边的任意一个智能设备能够具备其他智能设备所特有的功能,比如,用户希望在操作笔记本或平板的时候也能够接听和拨打电话,而不用刻意去找手机的位置;一台配置简单的设备作为媒介接收全球导航卫星***(GNSS)的数据,但其本身并不具备处理数据的能力,用户希望这台媒介设备将数据传送到配置高级的设备去进行分析和处理。而这些需求都可以归纳为本地的众多设备(笔记本、平板、配置高级的设备)如何方便地和非本地的设备(电话另一端的设备、卫星)进行有效地交互。但现有技术中,无法实现以任意一个本地设备为媒介,将众多本地设备和非本地设备建立连接并通信。
因此,现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
本发明针对现有技术的上述缺陷,提供一种基于蓝牙的内外设备互联互通实现方法及***,旨在解决现有技术中无法实现以任意一个本地设备为媒介,将众多本地设备和非本地设备建立连接并通信的问题。
本发明解决技术问题所采用的技术方案如下:
一种基于蓝牙的内外设备互联互通实现方法,其中,所述方法包括步骤:
A、中心设备作为从机并处于可被发现角色,***设备作为主机查询并对中心设备发起通用访问协议层的连接请求,当连接成功后中心设备获取***设备的蓝牙地址和业务类型支持信息,组建散射网;
B、中心设备与***设备进行应用层协议连接,网络外设备和***设备通过中心设备作为媒介执行业务。
所述基于蓝牙的内外设备互联互通实现方法,其中,所述步骤A具体包括:
A1、中心设备被***设备发现时,则***设备向中心设备发送连接请求信令;
A2、中心设备接收所述连接请求信令后向***设备回复连接回复信令,并与***设备进行无需数字验证的非安全模式连接;
A3、***设备向中心设备发送包括自定义information payload字段的微微网数据包,及蓝牙地址和业务类型支持信息;
A4、中心设备组建散射网,并根据***设备的蓝牙地址和业务类型支持信息形成***设备业务列表。
所述基于蓝牙的内外设备互联互通实现方法,其中,所述微微网数据包包括消息段的字节长度字段、协议/服务复用字段、信道ID字段、数据包内容字段。
所述基于蓝牙的内外设备互联互通实现方法,其中,所述步骤B具体包括:
B11、网络外设备主动向中心设备触发业务请求;
B12、中心设备接收所述业务请求信息,并在散射网中广播业务请求;
B13、当***设备接收所述业务请求时,则与中心设备进行应用层协议连接;
B14、网络外设备通过中心设备作为媒介,和***设备执行业务。
所述基于蓝牙的内外设备互联互通实现方法,其中,所述步骤B具体包括:
B21、***设备主动向中心设备触发业务请求,并建立应用层协议连接;
B22、中心设备和网络外设备建立业务通信;
B23、***设备通过中心设备作为媒介,和网络外设备执行业务。
一种基于蓝牙的内外设备互联互通实现***,其中,包括:
组网模块,用于中心设备作为从机并处于可被发现角色,***设备作为主机查询并对中心设备发起通用访问协议层的连接请求,当连接成功后中心设备获取***设备的蓝牙地址和业务类型支持信息,组建散射网;
业务执行模块,用于中心设备与***设备进行应用层协议连接,网络外设备和***设备通过中心设备作为媒介执行业务。
所述基于蓝牙的内外设备互联互通实现***,其中,所述组网模块具体包括:
连接请求发送单元,用于中心设备被***设备发现时,则***设备向中心设备发送连接请求信令;
非安全模式连接单元,用于中心设备接收所述连接请求信令后向***设备回复连接回复信令,并与***设备进行无需数字验证的非安全模式连接;
数据发送单元,用于***设备向中心设备发送包括自定义information payload字段的微微网数据包,及蓝牙地址和业务类型支持信息;
散射网组网单元,用于中心设备依次接受众多***的连接请求信令并回复连接回复信令,组建散射网。
所述基于蓝牙的内外设备互联互通实现***,其中,所述微微网数据包包括消息段的字节长度字段、协议/服务复用字段、信道ID字段、数据包内容字段。
所述基于蓝牙的内外设备互联互通实现***,其中,所述业务信息发送模块具体包括:
第一业务信息发送单元,用于网络外设备主动向中心设备触发业务请求;
第一广播单元,用于中心设备接收所述业务请求信息,并在散射网中广播业务请求;
第一连接单元,用于当***设备接收所述业务请求时,则与中心设备进行应用层协议连接;
第一业务执行单元,用于网络外设备通过中心设备作为媒介,和***设备执行业务。
所述基于蓝牙的内外设备互联互通实现***,其中,所述业务信息发送模块具体包括:
业务请求发送单元,用于***设备主动向中心设备触发业务请求,并建立应用层协议连接;
第二连接单元,用于***设备向中心设备建立应用层协议连接;
第二业务执行单元,用于***设备通过中心设备作为媒介,和网络外设备执行业务。
本发明提供了一种基于蓝牙的内外设备互联互通实现方法及***,方法包括:中心设备作为从机并处于可被发现角色,***设备作为主机查询并对中心设备发起通用访问协议层的连接请求,当连接成功后中心设备获取***设备的蓝牙地址和业务类型支持信息,组建散射网;中心设备与***设备进行应用层协议连接,网络外设备和***设备通过中心设备作为媒介执行业务。本发明中通过本地的中心设备作为媒介,有机的将本地的众多***设备和非本地设备建立连接,使得用户方便地使用任意一个本地设备和非本地设备进行业务通信。
附图说明
图1是多个蓝牙设备之间的网络拓扑结构示意图。
图2是本发明所述基于蓝牙的内外设备互联互通实现方法较佳实施例的流程图。
图3是本发明所述基于蓝牙的内外设备互联互通实现***较佳实施例的结构框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确,以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
首先对传统蓝牙协议进行详细说明如下。
传统蓝牙的优点是传输数据量较大,数据传输速率也较快,适用于各种不同的实际应用。传统蓝牙协议的开发主要在逻辑链路控制与适配协议(Logical Link Controland Adaptation Protocol, L2CAP),通用访问协议层(Generic Access Profile,GAP)和应用层(Application Profile),下面将分别作介绍。
根据蓝牙联盟发布的传统蓝牙协议,逻辑链路控制与适配协议(Logical LinkControl and Adaptation Protocol, L2CAP)定义了命令格式和数据格式。
两个蓝牙设备在通信过程中需要交互一系列的命令,命令信道的通用信令格式如表1所示。
表1
其中,Length表示Commands的字节长度;Channel ID固定为0x0001;Commands中的Code表示命令的类型,如连接请求(Connection request),连接回复(Connectionresponse),如表2所示;Commands中的Identifier用来匹配请求和回复;Commands中的Length表示Commands中的Data的字节长度;Commands中的Data表示命令可携带的信息。
表2
连接请求的Commands格式如表3所示。其中,PSM表示协议/服务复用,分为两部分,第一部分固定由蓝牙联盟分配用作协议,第二部分由***动态分配用作服务,最少占2个字节长度;Source CID(源信道ID)表示发送连接请求的蓝牙设备的信道ID。
表3
连接回复的Commands格式如表4所示。
表4
其中,Destination CID(目的信道ID)表示发送连接回复的蓝牙设备的信道ID;Source CID(源信道ID)表示接收连接回复的蓝牙设备的信道ID,直接从连接请求命令的Source CID复制;Result表示连接请求信令的结果,例如连接成功(Connectionsuccessful)、待定(Connection pending)和拒绝(Connection refused),如表5所示;
表5
对于连接请求信令的结果为待定的情况,用Status来进一步阐述结果为待定的原因,如表6所示。
表6
两个蓝牙设备点对点建立连接后,数据包格式如表7所示。其中,Length表示Information payload的字节长度;Channel ID表示目的信道的ID,由***动态分配;Information payload表示数据包内容,长度可设置为0到65535字节。
表7
当三个或三个以上蓝牙设备连接成功,组成Piconet(微微网)时,主机发送的数据包格式如表8所示。其中,Length表示PSM和Information payload的字节总长度;ChannelID固定为0x0002;PSM表示协议/服务复用,分为两部分,第一部分固定由蓝牙联盟分配用作协议,第二部分由***动态分配用作服务,最少占2个字节长度;Information payload表示数据包内容,长度可设置为0到65533字节。Piconet中从机发送的数据包格式如表7所示。
表8
通用访问协议(Generic Access Profile, GAP)定义了查询、可被发现、连接、可被连接和已连接等状态和流程。
蓝牙设备通过时分复用方式可以同时查询附近的蓝牙设备和被附近的蓝牙设备发现,即传统蓝牙设备可以同时担任查询设备(Inquiring device)和可被发现设备(Discoverable device)。查询设备通过查询获得可被发现设备的蓝牙地址。
查询设备和可被发现设备可能已经与另外一个蓝牙设备处于连接状态,但仍保持查询和可被发现功能。
蓝牙设备通过时分复用方式可以同时连接附近的蓝牙设备和被附近的蓝牙设备连接,即蓝牙设备可以同时担任连接设备(Connecting device)和可被连接设备(Connectable device)。连接设备向可被连接设备发送连接请求(Connection Request);可被连接设备向连接设备发送连接回复(Connection Response)。连接成功后,发起连接的蓝牙设备在网络中成为主机(Master),被连接的蓝牙设备在网络中成为从机(Slave)。
连接设备和可被连接设备可能已经与另外一个蓝牙设备处于连接状态,但仍保持连接和可被连接功能。
当两个蓝牙设备成功连接后,可以互相发送字符串消息。两个蓝牙设备在保持连接的同时,具有查询、可被发现、连接、可被连接的功能。
多个蓝牙设备之间可以组成一个网络,网络拓扑结构如图1所示。在图1中共有3个微微网(Piconet),即以A为主机,B、C、D、E为从机的Piconet,以F为主机,E、G、H为从机的Piconet,以D为主机,J为从机的Piconet。Piconet由一个主机和一到七个从机组成。在Piconet中,主机可以同时向网络中的所有从机发送字符串消息,所有从机可以单独向主机发送字符串消息。
Piconet A和Piconet F,Piconet A和Piconet D两两之间有蓝牙设备交集,因此,Piconet A和Piconet F,Piconet A和Piconet D以及三个Piconet形成散射网(Scatternet)。例如,在Piconet A和Piconet F组成的Scatternet中,E可以同时向A和F发送字符串消息;在Piconet A和Piconet D组成的Scatternet中,D可以同时向A和J发送字符串消息。
本发明结合传统蓝牙的特点,提供了一种基于蓝牙的内外设备互联互通实现方法。请参见图2,图2是本发明所述基于蓝牙的内外设备互联互通实现方法较佳实施例的流程图。如图2所示,所述基于蓝牙的内外设备互联互通实现方法,包括步骤:
步骤S100、中心设备作为从机并处于可被发现角色,***设备作为主机查询并对中心设备发起通用访问协议层的连接请求,当连接成功后中心设备获取***设备的蓝牙地址和业务类型支持信息,组建散射网;
步骤S200、中心设备与***设备进行应用层协议连接,网络外设备和***设备通过中心设备作为媒介执行业务。
本发明的实施例中,定义了以下3种物理设备类型,其中中心设备和所有***设备处于同一个网络内,网络外设备通过中心设备作为媒介,和***设备进行业务通信。其中,中心设备处于当前网络里的中心位置,***设备处于当前网络里的***位置,网络外设备处于当前网络外。
当中心设备和所有***设备组成散射网之后,中心设备成为从机,所有***设备成为主机,中心设备可以同时向所有***设备发送消息,每个***设备可以单独向中心设备发送消息。
进一步的,所述步骤S100具体包括:
步骤S101、中心设备被***设备发现时,则***设备向中心设备发送连接请求信令;
步骤S102、中心设备接收所述连接请求信令后向***设备回复连接回复信令,并与***设备进行无需数字验证的非安全模式连接;
步骤S103、***设备向中心设备发送包括自定义information payload字段的微微网数据包,及蓝牙地址和业务类型支持信息;
步骤S104、中心设备组建散射网,并根据***设备的蓝牙地址和业务类型支持信息形成***设备业务列表。
本发明的具体实施例中,在初始状态下,中心设备处于“可被发现”状态,所有***设备“发现”中心设备,同时得到中心设备的蓝牙地址。第一个***设备先向中心设备发送连接请求信令,采用非安全模式连接(即两个设备的连接过程中不需要6位随机数字验证),然后中心设备向第一个***设备发送连接回复信令,第一个***设备和中心设备在GAP层上连接成功,第一个***设备成为主机,中心设备成为从机,并且***设备和中心设备之间可以互相发送字符串消息。然后,在如表8所示的微微网数据包格式的基础上,自定义其中的Information payload字段,如表9所示,并按照此格式,***设备向中心设备发送消息上报支持的业务能力。
表9
其中,Length表示PSM和Information payload的字节总长度;Channel ID固定为0x0002;PSM表示协议/服务复用,分为两部分,第一部分固定由蓝牙联盟分配用作协议,第二部分由***动态分配用作服务,最少占2个字节长度;Information payload中的Service0 ~ Service 255表示业务类型的支持情况,用“11111111”表示***设备支持该业务,用“00000000”表示***设备不支持该业务。
然后,其他***设备和中心设备依次建立GAP层的连接,组建散射网,各个***设备分别向中心设备上报支持的业务能力。中心设备整合所有***设备的蓝牙地址和业务类型支持情况,形成***设备业务列表,如表10所示,组网完成。
表10
中心设备和所有***设备完成组建散射网后,网络外设备和***设备通过中心设备作为媒介进行业务联系。互连过程可分为2个应用场景:一是网络外设备主动触发业务,要求和***设备执行业务;二是***设备主动触发业务,要求和网络外设备执行业务。以下通过两具体实施例分别作说明。
实施例一
网络外设备主动触发业务,要求和***设备执行业务,也即步骤S200的第一具体实施例包括以下步骤:
步骤S211、网络外设备主动向中心设备触发业务请求;
步骤S212、中心设备接收所述业务请求信息,并在散射网中广播业务请求;
步骤S213、当***设备接收所述业务请求时,则与中心设备进行应用层协议连接;
步骤S214、网络外设备通过中心设备作为媒介,和***设备执行业务。
在实施例一中,当网络外设备主动触发业务时,中心设备收到业务请求后,在表7所示的两个蓝牙设备点对点的数据包格式(即Piconet中从机向主机发送消息格式)的基础上,自定义其中的Information payload,如表11所示,并按照此格式,中心设备在散射网中向所有***设备广播网络外设备请求的业务类型。
Length | Channel ID | Information payload |
0x0001 | Service x | |
2 Bytes | 2 Bytes | 1 Byte |
表11
其中,Length表示Information payload的字节长度;Channel ID表示目的信道的ID,由***动态分配;Information payload(即Service x)表示网络外设备请求的业务类型,长度为1字节。
散射网中的所有***设备收到中心设备广播的消息后,其中一个***设备响应并接受业务请求,该***设备根据网络外设备触发请求的业务类型,向中心设备建立对应的Application Profile层连接。一旦Application Profile层建立连接成功,网络外设备就可以通过中心设备作为媒介,和***设备执行业务。
实施例二
***设备主动触发业务,要求和网络外设备执行业务,也即步骤S200的第二具体实施例包括以下步骤:
步骤S221、***设备主动向中心设备触发业务请求,并建立应用层协议连接;
步骤S222、中心设备和网络外设备建立业务通信;
步骤S223、***设备通过中心设备作为媒介,和网络外设备执行业务;在实施例二中,当***设备主动触发业务时,向中心设备建立对应的Application Profile层连接。然后中心设备和网络外设备建立通信,***设备和网络外设备就可以通过中心设备作为媒介执行业务。
可见,在组网过程中,中心设备和***设备建立散射网,中心设备可以同时向散射网中的所有***设备发送字符串消息,所有***设备可以单独向中心设备发送字符串消息;散射网组建完成后,网络外设备和网络内的***设备通过网络内的中心设备作为媒介执行业务,用户可以方便地使用任意一个本地设备(***设备)和非本地设备(网络外设备)执行业务。
基于上述方法实施例,本发明还提供一种基于蓝牙的内外设备互联互通实现***,如图3所示,包括:
组网模块,用于中心设备作为从机并处于可被发现角色,***设备作为主机查询并对中心设备发起通用访问协议层的连接请求,当连接成功后中心设备获取***设备的蓝牙地址和业务类型支持信息,组建散射网;
业务执行模块,用于中心设备与***设备进行应用层协议连接,网络外设备和***设备通过中心设备作为媒介执行业务。
进一步的,在所述基于蓝牙的内外设备互联互通实现***中,所述组网模块100具体包括:
连接请求发送单元,用于中心设备被***设备发现时,则***设备向中心设备发送连接请求信令;
非安全模式连接单元,用于中心设备接收所述连接请求信令后向***设备回复连接回复信令,并与***设备进行无需数字验证的非安全模式连接;
数据发送单元,用于***设备向中心设备发送包括自定义information payload字段的微微网数据包,及蓝牙地址和业务类型支持信息;
散射网组网单元,用于中心设备依次接受众多***的连接请求信令并回复连接回复信令,组建散射网。
进一步的,在所述基于蓝牙的内外设备互联互通实现***中,所述微微网数据包包括消息段的字节长度字段、协议/服务复用字段、信道ID字段、数据包内容字段。
进一步的,在所述基于蓝牙的内外设备互联互通实现***中,所述业务执行模块200具体包括:
第一业务信息发送单元,用于网络外设备主动向中心设备触发业务请求;
第一广播单元,用于中心设备接收所述业务请求信息,并在散射网中广播业务请求;
第一连接单元,用于当***设备接收所述业务请求时,则与中心设备进行应用层协议连接;
第一业务执行单元,用于网络外设备通过中心设备作为媒介,和***设备执行业务。
进一步的,在所述基于蓝牙的内外设备互联互通实现***中,所述业务执行模块200具体包括:
业务请求发送单元,用于***设备主动向中心设备触发业务请求,并建立应用层协议连接;
第二连接单元,用于***设备向中心设备建立应用层协议连接;
第二业务执行单元,用于***设备通过中心设备作为媒介,和网络外设备执行业务。
综上所述,本发明提供了一种基于蓝牙的内外设备互联互通实现方法及***,方法包括:中心设备作为从机并处于可被发现角色,***设备作为主机查询并对中心设备发起通用访问协议层的连接请求,当连接成功后中心设备获取***设备的蓝牙地址和业务类型支持信息,组建散射网;中心设备与***设备进行应用层协议连接,网络外设备和***设备通过中心设备作为媒介执行业务。本发明中通过本地的中心设备作为媒介,有机的将本地的众多***设备和非本地设备建立连接,使得用户方便地使用任意一个本地设备和非本地设备进行业务通信。
应当理解的是,本发明的应用不限于上述的举例,对本领域普通技术人员来说,可以根据上述说明加以改进或变换,所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于蓝牙的内外设备互联互通实现方法,其特征在于,所述方法包括步骤:
A、中心设备作为从机并处于可被发现角色,***设备作为主机查询并对中心设备发起通用访问协议层的连接请求,当连接成功后中心设备获取***设备的蓝牙地址和业务类型支持信息,组建散射网;
B、中心设备与***设备进行应用层协议连接,网络外设备和***设备通过中心设备作为媒介执行业务;
所述中心设备处于当前网络里的中心位置,***设备处于当前网络里的***位置,网络外设备处于当前网络外。
2.根据权利要求1所述基于蓝牙的内外设备互联互通实现方法,其特征在于,所述步骤A具体包括:
A1、中心设备被***设备发现时,则***设备向中心设备发送连接请求信令;
A2、中心设备接收所述连接请求信令后向***设备回复连接回复信令,并与***设备进行无需数字验证的非安全模式连接;
A3、***设备向中心设备发送包括自定义information payload字段的微微网数据包,及蓝牙地址和业务类型支持信息;
A4、中心设备组建散射网,并根据***设备的蓝牙地址和业务类型支持信息形成***设备业务列表。
3.根据权利要求2所述基于蓝牙的内外设备互联互通实现方法,其特征在于,所述微微网数据包包括消息段的字节长度字段、协议/服务复用字段、信道ID字段、数据包内容字段。
4.根据权利要求1所述基于蓝牙的内外设备互联互通实现方法,其特征在于,所述步骤B具体包括:
B11、网络外设备主动向中心设备触发业务请求;
B12、中心设备接收所述业务请求信息,并在散射网中广播业务请求;
B13、当***设备接收所述业务请求时,则与中心设备进行应用层协议连接;
B14、网络外设备通过中心设备作为媒介,和***设备执行业务。
5.根据权利要求1所述基于蓝牙的内外设备互联互通实现方法,其特征在于,所述步骤B具体包括:
B21、***设备主动向中心设备触发业务请求,并建立应用层协议连接;
B22、中心设备和网络外设备建立业务通信;
B23、***设备通过中心设备作为媒介,和网络外设备执行业务。
6.一种基于蓝牙的内外设备互联互通实现***,其特征在于,包括:
组网模块,用于中心设备作为从机并处于可被发现角色,***设备作为主机查询并对中心设备发起通用访问协议层的连接请求,当连接成功后中心设备获取***设备的蓝牙地址和业务类型支持信息,组建散射网;
业务执行模块,用于中心设备与***设备进行应用层协议连接,网络外设备和***设备通过中心设备作为媒介执行业务;
所述中心设备处于当前网络里的中心位置,***设备处于当前网络里的***位置,网络外设备处于当前网络外。
7.根据权利要求6所述基于蓝牙的内外设备互联互通实现***,其特征在于,所述组网模块具体包括:
连接请求发送单元,用于中心设备被***设备发现时,则***设备向中心设备发送连接请求信令;
非安全模式连接单元,用于中心设备接收所述连接请求信令后向***设备回复连接回复信令,并与***设备进行无需数字验证的非安全模式连接;
数据发送单元,用于***设备向中心设备发送包括自定义information payload字段的微微网数据包,及蓝牙地址和业务类型支持信息;
散射网组网单元,用于中心设备依次接受众多***的连接请求信令并回复连接回复信令,组建散射网。
8.根据权利要求7所述基于蓝牙的内外设备互联互通实现***,其特征在于,所述微微网数据包包括消息段的字节长度字段、协议/服务复用字段、信道ID字段、数据包内容字段。
9.根据权利要求6所述基于蓝牙的内外设备互联互通实现***,其特征在于,所述业务信息发送模块具体包括:
第一业务信息发送单元,用于网络外设备主动向中心设备触发业务请求;
第一广播单元,用于中心设备接收所述业务请求信息,并在散射网中广播业务请求;
第一连接单元,用于当***设备接收所述业务请求时,则与中心设备进行应用层协议连接;
第一业务执行单元,用于网络外设备通过中心设备作为媒介,和***设备执行业务。
10.根据权利要求6所述基于蓝牙的内外设备互联互通实现***,其特征在于,所述业务信息发送模块具体包括:
业务请求发送单元,用于***设备主动向中心设备触发业务请求,并建立应用层协议连接;
第二连接单元,用于***设备向中心设备建立应用层协议连接;
第二业务执行单元,用于***设备通过中心设备作为媒介,和网络外设备执行业务。
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